JP2009169172A - Developing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、現像装置、詳しくは静電潜像の形成される像担持体と、その静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置、該現像装置を具備したプロセスカートリッジ及び画像形成装置、さらに現像剤を規制する規制部材の規制面の表面粗さの規定方法に関するものである。 The present invention relates to a developing device, more specifically, an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing device that visualizes the electrostatic latent image as a toner image, a process cartridge including the developing device, and image formation The present invention relates to a device and a method for defining the surface roughness of a regulating surface of a regulating member that regulates the developer.
一般に、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどからなる像担持体上に画像情報に応じた静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像が得られるようになっている。このように現像動作において、2成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式を使った現像装置では、現像剤担持体上に2成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちを起こし、現像領域において、現像剤中のトナーを潜像担持体上の潜像部分に供給する。ここで現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり像担持体と接触している範囲である。 In general, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, an electrostatic latent image corresponding to image information is formed on an image carrier composed of a photosensitive drum or a photosensitive belt, and a developing device. Thus, a developing operation is executed to obtain a visible image. Thus, in the developing operation, in the developing device using the magnetic brush developing system using the two-component developer, the two-component developer is raised in a brush chain shape on the developer carrying member, and the development is performed in the developing region. The toner in the agent is supplied to the latent image portion on the latent image carrier. Here, the development region is a range where the magnetic brush rises on the developer carrier and is in contact with the image carrier.
前記現像剤担持体は、通常円筒状に形成されたスリーブ(現像スリーブ)でなるとともに、当該スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体(磁石ローラ)をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちするとともに、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。前記磁石ローラは、複数の磁極を備え、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに形成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。前記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。この現像剤による穂立ちが均一の高さ、つまり均一な量で像担持体に搬送されて接触するように、現像剤を規制するドクターブレードという規制部材が取り付けられている。 The developer carrying member is usually a sleeve (developing sleeve) formed in a cylindrical shape, and a magnet body (magnet roller) that forms a magnetic field so as to cause the developer to rise on the sleeve surface. In preparation. At the time of spike, the carrier spikes on the sleeve so as to follow the lines of magnetic force generated by the magnet roller, and charged toner is attached to the carrier related to the spike. The magnet roller includes a plurality of magnetic poles, and magnets for forming the magnetic poles are formed in a rod shape or the like. In particular, a developing main magnetic pole for raising a developer is provided in a developing region portion on the sleeve surface. When at least one of the sleeve and the magnet roller moves, the developer having raised the sleeve surface moves. A regulating member called a doctor blade that regulates the developer is attached so that the spikes by the developer are conveyed to and contact the image carrier at a uniform height, that is, a uniform amount.
現像領域に搬送された現像剤は前記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給(現像)を行なう。 The developer transported to the development area is raised along the magnetic lines of force generated from the developing main magnetic pole, and the developer chain spikes are brought into contact with the surface of the latent image carrier so as to bend, and the developer chain spikes in contact with the developer chain. The toner is supplied (developed) while rubbing against the electrostatic latent image based on the relative linear velocity difference with the latent image carrier.
ところで、前記ドクターブレードへのトナー融着が問題となり、画像問題を引き起こすことがある。これは、ドクターブレードにトナーが融着することで、融着したトナーに更にトナーが付着したり、現像装置内の異物が付着したりして、現像剤を規制するための現像剤担持体とドクターブレードとのギャップが変わってしまい、現像剤の規制量が均一でなくなってしまい、地肌汚れ(かぶり)や濃度薄による縦白抜け等の画像問題が発生してしまうものである。このようなドクターブレードへのトナー融着は、トナーの粒径に大きく影響していることがわかっている。そのドクターブレードへのトナー融着が発生しやすいトナーは、微粉トナーが多く含まれているトナーであることが知られている。ここで言う、微粉トナーとは粒径が2.0μm以下のような小粒径トナーのことである。 Incidentally, toner fusion to the doctor blade becomes a problem, which may cause image problems. This is because the toner is fused to the doctor blade, so that further toner adheres to the fused toner or foreign matter in the developing device adheres to the developer carrier for regulating the developer. The gap with the doctor blade changes, the amount of developer regulation is not uniform, and image problems such as background stains (fogging) and vertical white spots due to low density occur. It has been found that such toner fusion to the doctor blade greatly affects the particle size of the toner. It is known that the toner that easily causes toner fusion to the doctor blade is a toner that contains a large amount of fine powder toner. The fine powder toner referred to here is a small particle toner having a particle diameter of 2.0 μm or less.
微粉トナーはドクターブレードの凹凸の凹部に入り込みやすく、また熱の影響を受けやすいため、凹部に入り込みドクターブレード表面に留まってしまったトナーがドクターブレードの熱を受けて溶ける。ドクターブレード表面のトナーが溶けて融着すると、そこに新たにトナーや紙粉等が付着し、大きな付着物となってしまう。つまり、ドクターブレードへのトナー固着を防ぐためには、微粉と呼ばれる小粒径トナーの含有率を減らせば良いことがわかっているが、粉砕トナーの製造工程において、超微粉トナーは必ず作られてしまうものであり、含有率を減らすためには、2次的に微粉をカットするという工程が必要となる。この微粉カットを行うために、製造時間が延び、非常にコストも上がることから、あまり実施されていないのが実情である。したがって、通常使用されているトナーでは、ドクターブレードへのトナー融着が発生しやすい。 Since the fine toner easily enters the concave and convex portions of the doctor blade and is easily affected by heat, the toner that enters the concave portion and stays on the surface of the doctor blade is melted by the heat of the doctor blade. When the toner on the surface of the doctor blade is melted and fused, toner, paper powder, and the like newly adhere to the toner blade, resulting in a large deposit. In other words, in order to prevent the toner from sticking to the doctor blade, it is known that the content of the small-diameter toner called fine powder should be reduced, but in the manufacturing process of the pulverized toner, the ultra fine powder toner is always produced. In order to reduce the content, a process of secondarily cutting fine powder is necessary. In order to cut this fine powder, the manufacturing time is extended and the cost is very high. Therefore, toner that is normally used tends to cause toner fusion to the doctor blade.
ドクターブレードへのトナー融着でドクターブレードへの異物付着の対策として、現像剤担持体を逆転させる方法などが提案されている。現像剤担持体を逆転させる方法は、例えば現像剤担持体を正転させて現像した後、逆転させてドクターブレードに固着したトナーなど異物を剥し取るものである。
また一般的には、特許文献1に示されるように、1成分現像方式で現像ローラにドクターブレードが圧接した状態で現像剤の層厚規制を行なうために、ドクターブレードの現像剤との接触部の材質を特定の材質に規定して融着を防ぐ技術も提案されているが、依然としてトナー融着が発生しやすいのが実情である。
また、特許文献2に示されるように、2成分現像方式の現像剤の流動に対して、十分な整流効果により、現像剤の層厚を円滑に規制できるように、ドクターブレード先端部の現像スリーブとの対向面の表面粗さを規定するという技術も提案されている。しかし、この技術はあくまでも現像剤の整流性を目的としたものであり、トナーの融着に関するこの発明とは目的が異なる。
In general, as shown in Patent Document 1, in order to regulate the developer layer thickness in a state where the doctor blade is in pressure contact with the developing roller in the one-component development method, the contact portion of the doctor blade with the developer is used. Although a technique for preventing fusion by defining a specific material is proposed, toner fusion is still likely to occur.
Further, as shown in
そこでこの発明は、前記のような従来の問題を解決し、現像剤担持体を逆転させる必要がなく、ドクターブレードへのトナーの融着を緩和させることができる現像装置、該現像装置を具備したプロセスカートリッジ及び画像形成装置等を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and includes a developing device that can reduce the fusion of toner to a doctor blade without the need to reverse the developer carrier, and the developing device. It is an object to provide a process cartridge, an image forming apparatus, and the like.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、現像剤担持体上に担持する現像剤をドクターブレードで規制し、その規制後の現像剤を付着させて像担持体上の潜像を現像する画像形成装置の2成分現像装置であって、使用するトナーが粉砕トナーであり、かつ個数粒径2.0μm以下含有率が10個数%以上である現像装置において、前記現像剤担持体の回転方向に対し、前記ドクターブレードの上流側の現像剤が規制される面の表面粗さを、Ra=0.2μm以下に規定したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is that the developer carried on the developer carrying member is regulated by a doctor blade, and the regulated developer is attached to the latent image on the image carrying member. A two-component developing device of an image forming apparatus for developing an image, wherein the toner to be used is a pulverized toner, and the number particle size is 2.0 μm or less and the content is 10% by number or more. The surface roughness of the surface on which the developer on the upstream side of the doctor blade is regulated with respect to the rotation direction of the body is defined as Ra = 0.2 μm or less.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の現像装置において、ドクターブレードの材質が、非磁性体の金属材料であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the material of the doctor blade is a non-magnetic metal material.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の現像装置において、非磁性体の金属材料が、Alであり、その表面がアルマイト処理されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the second aspect, the non-magnetic metal material is Al, and the surface thereof is anodized.
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置において、転写材への未転写トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクル装置を備えていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, there is provided the developing device according to any one of the first to third aspects, further comprising a toner recycling device that collects untransferred toner onto the transfer material and returns the toner to the developing device. To do.
請求項5に記載の発明は、静電潜像を形成する像担持体と、静電潜像を可視像化するために現像する現像装置とを1つのカートリッジケース内に備え、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, an image forming apparatus includes an image carrier that forms an electrostatic latent image and a developing device that develops the electrostatic latent image to make it visible in one cartridge case. A process cartridge which is detachable from a main body, wherein the process cartridge includes the developing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項6に記載の発明は、静電潜像を形成する像担持体と、静電潜像を可視像化するために現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記画像形成装置は、請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image carrier that forms an electrostatic latent image; and a developing device that develops the electrostatic latent image to make it visible. Is provided with the developing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項7に記載の発明は、現像剤担持体上に担持する現像剤を規制するための規制部材の、前記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で前記現像剤を規制する面の表面粗さの規定方法であって、前記現像剤は粉砕トナーであるとともに、個数粒径2.0μm以下含有率に基づいて、前記規制する面に固着する前記現像剤量を所定範囲内に抑えられるように前記表面粗さを規定することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the surface of the regulating member for regulating the developer carried on the developer carrying body, the surface regulating the developer on the upstream side in the developer transport direction of the developer carrying body. A method for determining roughness, wherein the developer is a pulverized toner, and the amount of the developer fixed to the regulating surface can be suppressed within a predetermined range based on a content ratio of the number particle size of 2.0 μm or less. The surface roughness is defined as follows.
この発明は、前記のようであって、請求項1に記載の発明によれば、現像剤担持体上に担持する現像剤を規制部材であるドクターブレードで規制し、その規制後の現像剤を付着させて像担持体上の潜像を現像する画像形成装置の2成分現像装置であって、使用するトナーが粉砕トナーであり、かつ個数粒径2.0μm以下含有率が10個数%以上である現像装置において、前記現像剤担持体の回転方向に対し、前記ドクターブレードの上流側の現像剤が規制される面の表面粗さを、Ra=0.2μm以下に規定したので、従来難しかったドクターブレードへのトナーの融着を緩和させることが可能になった。しかも、現像剤担持体を逆転させる必要もない。 This invention is as described above. According to the invention described in claim 1, the developer carried on the developer carrying body is regulated by a doctor blade as a regulating member, and the regulated developer is regulated. A two-component developing device of an image forming apparatus for developing a latent image on an image carrier by adhering, wherein the toner used is a pulverized toner, and the number particle size is 2.0 μm or less and the content is 10% by number or more. In a certain developing device, since the surface roughness of the surface on which the developer on the upstream side of the doctor blade is regulated with respect to the rotation direction of the developer carrier is specified to be Ra = 0.2 μm or less, it has been difficult in the past. It has become possible to alleviate the adhesion of toner to the doctor blade. In addition, it is not necessary to reverse the developer carrier.
以下、図面を参照しながら、この発明の一実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施の形態であるレーザ複写機の要部の概略構成を示す図である。図中符号10は、像担持体であるドラム状の感光体である。感光体10の周りには、その横に設けるローラ状の帯電装置11から感光体10の矢印Aで示す回転方向に順に、下に現像装置12、横に転写装置13と用紙分離装置14、上にクリーニング装置15を備えている。そして、コピーを取るときは、公知のとおり、図示しないコンタクトガラス上に原稿をセットしてから、コピースイッチを押し、図示しない光学読取装置で原稿の画像を読み取ると同時に、感光体10と転写装置13間に用紙(転写材)Pを送り込む。一方、感光体10は、所定の周速度で回転し、その回転にともない、クリーニングパッド16で清掃する帯電装置11で表面を一様に帯電し、その表面に図示しない光書込み装置からレーザ光Lを照射して書き込みを行い、感光体10上に、前記読み取った原稿画像の静電潜像を形成し、続いて現像装置12位置を通るときトナーを付着して同静電潜像を逐次可視像化する。そして、この可視像化して形成したトナー画像を、前述したとおり感光体10と転写装置13間に搬送した用紙P上に転写装置13で転写する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of a laser copying machine according to an embodiment.
転写後、用紙Pは、用紙分離装置14で放電して、静電的に付着する感光体10から分離し、図示しない定着装置へ搬送してそこで転写画像を定着し、図示しない排紙部へと排出する。用紙分離装置14に代えて分離爪を設け、感光体10から機械的に分離するようにしても良い。他方、画像転写後の感光体10は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置15に備えるクリーニングブレード17で掻き落として表面を清掃した後、図示しない除電ランプで除電して表面電位を初期化する。
After the transfer, the paper P is discharged by the
ところで、図示例では、前述した感光体10と帯電装置11と現像装置12とクリーニング装置15とを1つのカートリッジケース19内に備え、プロセスカートリッジ20を構成している。そして、このプロセスカートリッジ20を、図2に示すように複写機(画像形成装置)の装置本体18に対して正面側から矢示方向に出し入れ可能に着脱自在としている。
By the way, in the illustrated example, the above-described
このようなプロセスカートリッジ20において、前述した現像装置12は、図1に示すように、下部側に現像剤収容部21を設け、上部側に現像剤担持部22を設けて構成している。現像剤収容部21には、キャリアとトナーとよりなる乾式2成分現像剤を収容し、その現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌部材23を設けている。また、図示していないが、現像剤中のトナーとキャリアとの混合比を検知するトナー濃度センサを設けている。
In such a
一方、現像剤担持部22には、現像窓27を通して感光体10と対向する位置に、内部に磁石を有する現像スリーブ(現像剤担持体)28を設けている。また、感光体10への現像剤の供給量を制御する現像ドクタであるドクターブレード(現像剤規制部材)29を設けている。感光体10の上に備えるクリーニング装置15には、カートリッジケース19のクリーニングケース部19a内に、クリーニングブレード17で掻き落した残留トナーを掻き上げる回収羽根30と、その回収羽根30により掻き上げた残留トナーを図3に示すように感光体10の軸方向に搬送するコイル状のトナー搬送部材31とを備えている。そして、プロセスカートリッジ20に、クリーニング装置15で回収したトナーを、さらにパイプ等で形成した搬送通路を通して、スクリュ・コイル・ベルト等の搬送部材を用いたり重力を利用したりして現像装置12の現像剤収容部21へと戻すトナーリサイクル装置32を備えている。
On the other hand, the
現像装置12では、コピー時、図示しない駆動モータを駆動し、その駆動を伝達して現像スリーブ28を回転するとともに、撹拌部材23を回転して現像剤を撹拌し、トナーとキャリアを摩擦帯電しながら現像スリーブ28へ搬送する。一方、現像スリーブ28に所定バイアスを印加して現像剤中のトナーを感光体10の表面に静電的に付着し、その表面上の潜像を可視像化する。一方、クリーニング装置15では、感光体10の回転をギヤを介して伝達してトナー搬送部材31を回転駆動し、感光体10から除去した残留トナーをトナー搬送部材31で搬送してクリーニングケース部19a内の手前側に集め、トナーリサイクル装置32で現像装置12に戻す。
In the developing
図4には、プロセスカートリッジ20に備える現像装置12の一部を拡大して示す。図4に示すように、図示レーザ複写機の現像装置12では、像担持体である感光体10はA方向(図中反時計まわり)に回転し、現像剤担持体である現像スリーブ28はB方向(図中時計まわり)に回転する。現像スリーブ28には、現像剤規制部材であるドクターブレード29の先端が対向する。ドクターブレード29は、薄い金属板で基端を上向きに折り曲げて断面L形状につくり、現像スリーブ28の軸方向に沿って水平に配置して、両端を図示しない支持板で支持している。尚、図中50は入口シールブラケット、55は現像スリーブ28からのトナー飛散を防ぐ感光体側入口シール、56は現像スリーブ28からのトナー飛散を防ぐ現像スリーブ側入口シールである。両シール55,56は共にウレタン製からなっている。
FIG. 4 shows an enlarged part of the developing
図5に現像スリーブ28とドクターブレード29の簡略した断面図を示す。
(A)は、ドクターブレード29によって現像剤1の汲み上げ量を規制し、適正な現像剤量を搬送している状態を示し、
(B)は、ドクターブレード29の現像スリーブ回転方向に対し、ドクターブレード上流側の現像剤1が規制される面29Aにトナー2が固着したときの状態を示している。
このように、ドクターブレード29にトナー2が大量に固着することで、トナー固着のある部分だけ現像剤1の汲み上げ量が減少することがわかる。このように汲み上げ量が減少することで、現像するためのトナー量が少なくなり、画像濃度が低下してしまい白スジ等の現象が発生する。またスキャベンジ力の低下により、地肌汚れ(かぶり)が悪化してしまう現象も発生する。
FIG. 5 shows a simplified cross-sectional view of the developing
(A) shows a state where the pumping amount of the developer 1 is regulated by the
(B) shows a state in which the
In this way, it can be seen that the amount of
ここで、ドクターブレード29の材質として磁性体を用いると、その表面に現像スリーブ28によって磁化された現像剤1が表面に付着し、現像スリーブ上の現像剤の流動性が低下して現像剤が固着化しやすい。一般的に、現像装置のドクターブレードの使い方として、磁性ドクターブレードは現像スリーブ内に内包されているマグローラの磁力を利用するため、磁気ブラシの穂が比較的立っていて密度が小さいところで使用する。そのため、ドクターブレードへの圧力は小さい。一方、非磁性ドクターブレードは、ドクターブレード通過後の現像剤の量をなるべく均一にするため、磁気ブラシの穂が寝ていて、密度が大きい部分で使用する。そのため、ドクターブレードへの圧力が大きくドクターブレードへ固着しやすい。また金属材料は、製造方法によっては抜き型による表面粗さや、アルミの押し出しによる、現像剤の流れとは垂直方向にスジが入り、トナーが留まりやすくなるため、対策が必要となる。
Here, when a magnetic material is used as the material of the
したがって、非磁性のドクターブレードを使用するときは、トナー固着を防ぐために対策が必要となる。対策としてはドクターブレードの上流側の現像剤が規制される面の表面粗さを小さくすることで、トナーの滑り性を上げることが有効となる。またドクターブレード先端の穂切部の表面は、長時間の使用によっても現像剤中の硬質成分との接触による磨耗を生じないようにする必要がある。これらのことを考慮して、ドクターブレードは非磁性体の材質であって、十分な表面硬度を備えた材質により形成する必要がある。そこで、ドクターブレードは、Al、Cu、SUS304、SUS316L、SUSXM7等の非磁性の金属材料を使用した。ただし、Al製のドクターブレードは表面の硬度が低く、ビッカース硬さでHV60〜70である。この硬度では磨耗しやすい。そのため、Al製に限っては表面をアルマイト処理することで、表面硬度がビッカース硬さでHV200以上になり、磨耗を防ぐことが可能となった。
Therefore, when using a non-magnetic doctor blade, measures are required to prevent toner sticking. As a countermeasure, it is effective to increase the slipperiness of the toner by reducing the surface roughness of the surface where the developer on the upstream side of the doctor blade is restricted. Further, it is necessary that the surface of the cutting part at the tip of the doctor blade does not cause wear due to contact with a hard component in the developer even when used for a long time. Considering these things, the doctor blade is made of a non-magnetic material and has to have a sufficient surface hardness. Therefore, a non-magnetic metal material such as Al, Cu, SUS304, SUS316L, SUSXM7 or the like was used for the doctor blade. However, the Al doctor blade has a low surface hardness and a Vickers hardness of
図6は、通紙モードによる通紙時間と現像ドクター温度の関係を表したものである。通紙時間は8時間である。
(1)は、8時間連続して通紙を行なったものであり、現像ドクター温度は約48℃になって飽和していることがわかる。
(2)は、5枚連続通紙を行なった後、10秒間休みのインターバルを取るという通紙モードの繰り返しである。このときは、ドクターブレードの温度はゆっくり上昇し、約38℃で飽和していることがわかる。
ちなみに1000枚連続通紙に要する時間は約20分である。このときの1000枚毎の画像サンプルに、ドクターブレード固着によって発生する、ハーフトーン又は黒ベタ画像に発生する濃度薄(縦白抜け)の有無を確認した結果が、図7である。
FIG. 6 shows the relationship between the sheet passing time and the developing doctor temperature in the sheet passing mode. The paper passing time is 8 hours.
In (1), the paper was passed continuously for 8 hours, and it was found that the developing doctor temperature was about 48 ° C. and saturated.
(2) is a repetition of the sheet passing mode in which after five sheets are continuously passed, a 10-second rest interval is taken. At this time, it turns out that the temperature of a doctor blade rises slowly and is saturated at about 38 degreeC.
By the way, the time required to pass 1000 sheets continuously is about 20 minutes. FIG. 7 shows the result of confirming whether or not there is a thin density (vertical white spot) generated in the halftone or black solid image generated by the doctor blade fixing in every 1000 image samples at this time.
この結果から連続通紙を行なった時だけ濃度薄が発生していることがわかる。ドクターブレードを観察すると、トナーが大量に固着していることが判明した。固着した異物を分析すると、紙粉とトナーが検出された。更に、ドクターブレード表面の固着の核となる部分の分析を行なうと、トナー成分であるワックスが大量に検出された。これは、トナーに熱がかかったことにより溶けた融着状態が考えられる。ちなみに、このときに使用したトナーは粉砕トナーである。粉砕トナーはトナー表面がワックスリッチになりやすい。ワックスは樹脂よりも早く溶け出すために、トナー表面にあると最初に溶けて融着してしまう。反対に、重合方式で作成したトナーは、ワックスが内包されており、表面に出ていないことから溶着しにくく、問題とならない。 From this result, it can be seen that a low density occurs only when continuous paper feeding is performed. Observation of the doctor blade revealed that a large amount of toner had adhered. When the adhered foreign matter was analyzed, paper dust and toner were detected. Further, when the portion that becomes the core of fixation on the doctor blade surface was analyzed, a large amount of wax as a toner component was detected. This is considered to be a fused state melted due to heat applied to the toner. Incidentally, the toner used at this time is pulverized toner. The ground toner tends to be wax-rich on the toner surface. Since the wax melts faster than the resin, if it is on the toner surface, it will first melt and fuse. On the other hand, the toner prepared by the polymerization method contains wax and does not come out on the surface, so that it is difficult to weld and does not cause a problem.
このことから、ドクターブレードへのトナー融着の発生しやすい状態は、ドクターブレードの温度が高い状態であることが判明した。現像ドクターの温度が高くなるのは、連続通紙されているときが最も厳しい。ドクターブレードにトナーが融着すると、軟らかくなっているトナーに、別のトナーや紙粉等の異物が付着し、大きなトナー塊へと成長していくことがわかった。 From this, it was found that the state where the toner fusion to the doctor blade is likely to occur is a state where the temperature of the doctor blade is high. The temperature of the developing doctor is most severe when the paper is continuously fed. It has been found that when the toner is fused to the doctor blade, foreign particles such as another toner and paper powder adhere to the softened toner and grow into a large toner lump.
ドクターブレードへの融着は、現像スリーブの回転方向に対し、ドクターブレード上流側の現像剤が規制される面で発生する。トナーがドクターブレード表面で常に動いていればドクターブレードの熱の影響を受けにくく、表面の同じ位置にトナーが留まっていると熱の影響を受け、トナーが溶解すると考えた。 The fusion to the doctor blade occurs on the surface where the developer on the upstream side of the doctor blade is restricted with respect to the rotation direction of the developing sleeve. It was considered that if the toner was constantly moving on the surface of the doctor blade, it was less affected by the heat of the doctor blade, and if the toner remained at the same position on the surface, it was affected by the heat and the toner was dissolved.
図8は、ドクターブレードにおける現像スリーブの回転方向に対し、ドクターブレード上流側の現像剤が規制される面の表面粗さに応じて、連続モードでの通紙を行なった後での現像スリーブとドクターブレードのギャップを測定した結果である。初期の設定値は、0.38mmである。通紙枚数は15000枚(5時間)で連続通紙を行なった。この結果、表面粗さが粗いほど、トナー固着量が多く、ギャップが狭くなっていることがわかる。 FIG. 8 shows the developing sleeve after passing the paper in the continuous mode according to the surface roughness of the surface where the developer on the upstream side of the doctor blade is regulated with respect to the rotation direction of the developing sleeve in the doctor blade. It is the result of having measured the gap of a doctor blade. The initial set value is 0.38 mm. The number of sheets passed was 15000 sheets (5 hours), and continuous sheets were passed. As a result, it can be seen that the rougher the surface roughness, the larger the toner fixing amount and the narrower the gap.
図9は、そのときの画像から地肌汚れ(かぶり)を評価したものである。表面粗さの粗いドクターブレードはトナー固着が多く、ギャップが狭くなっているため、感光体へのスキャベンジング力が少なくなっており、地肌汚れ(かぶり)が悪化していることがわかる。したがって、表面粗さを少なくしていくことで滑り性が良くなり、トナーがドクターブレード上を移動しやすくなっているため、熱の影響を受けにくく、トナー溶着を少なくすることが出来る。 FIG. 9 is an evaluation of background dirt (fogging) from the image at that time. It can be seen that the doctor blade having a rough surface has a large amount of toner adhering and a narrow gap, so that the scavenging force to the photosensitive member is reduced and the background stain (fogging) is deteriorated. Therefore, by reducing the surface roughness, the slipping property is improved, and the toner is easy to move on the doctor blade. Therefore, the toner is hardly affected by heat and the toner welding can be reduced.
このようなトナー融着のレベルは、トナーの微粉量によって大きく異なることが判明した。そして、平均粒径には関連しないことも判明した。図8及び図9のデータで使用したトナーは、トナー体積平均粒径が4.9μmであり、個数粒径2.0μm以下含有率の異なる3種類のトナーを使用したときの結果である。図8からは、個数粒径2.0μm以下含有率が低いと、ドクターブレードと現像スリーブのギャップは変わらず、トナー融着の発生が少ないことがわかる。また個数粒径2.0μm以下含有率が10個数%以上でも、ドクターブレード表面の表面粗さを0.2μm以下にすることで、トナー融着を防ぐことが出来ている。それによって、図9に示すように、地肌汚れ(かぶり)の問題も解決することがわかった。つまり、ドクターブレードへのトナー固着を防ぐためには、超微粉と呼ばれる個数粒径2.0μm以下の含有率を10個数%以下にすれば良い。 It has been found that the level of such toner fusion varies greatly depending on the amount of fine powder of toner. It has also been found that it is not related to the average particle size. The toner used in the data of FIGS. 8 and 9 is a result when three types of toners having a toner volume average particle size of 4.9 μm and different number particle sizes of 2.0 μm or less are used. FIG. 8 shows that when the number particle size is 2.0 μm or less, the gap between the doctor blade and the developing sleeve does not change, and the occurrence of toner fusion is small. Further, even when the number particle size is 2.0 μm or less and the content is 10% by number or more, toner fusion can be prevented by setting the surface roughness of the doctor blade surface to 0.2 μm or less. As a result, as shown in FIG. 9, it was found that the problem of background dirt (fogging) was also solved. That is, in order to prevent the toner from adhering to the doctor blade, the content ratio of the number particle size of 2.0 μm or less called ultrafine powder may be set to 10 number% or less.
図10に示すように、体積平均粒径が4.9μm、5.9μm、6.8μmのトナーで同様の評価を行なったが、体積平均粒径にトナー溶着は影響しないことがわかった。つまりトナー溶着の問題は、超微粉と呼ばれるトナーの量が大きく関わっていることがこの結果からもわかる。平均粒径5.9μmトナーは、超微粉トナーをカットする工程を経ているため、超微粉が少なくなっているものである。トナー粒径が小さくなっていくと、ドクターブレードの凹部にトナーが入り込みやすくなり、トナーが留まってしまい、熱の影響を受け、溶着しやすくなっていると考えられる。この結果から、超微粉と呼ばれるトナーの含有率に応じて、ドクターブレードの表面粗さを規定することで、トナー溶着を防ぐことが出来ることがわかった。 As shown in FIG. 10, the same evaluation was performed with toners having a volume average particle diameter of 4.9 μm, 5.9 μm, and 6.8 μm, but it was found that toner welding does not affect the volume average particle diameter. That is, it can be seen from this result that the problem of toner welding is greatly related to the amount of toner called ultrafine powder. The toner having an average particle size of 5.9 μm has a reduced amount of ultrafine powder because it has undergone a process of cutting the ultrafine powder toner. As the toner particle size becomes smaller, it is considered that the toner easily enters the concave portion of the doctor blade, the toner stays, is affected by heat, and is easily welded. From this result, it was found that toner welding can be prevented by defining the surface roughness of the doctor blade in accordance with the content of toner called ultra fine powder.
これは、図11に表すように、粒径分布を見ると明らかである。これは、図10で使用したトナーの粒径分布である。粒径分布を見ると、3つは全く異なることがわかる。そして、問題となる超微粉2.0μm以下(Aで明記)が多いトナーが、トナー融着しているものである。体積平均粒径が大きくても微粉が多いとトナー融着しやすく、体積平均粒径が小さくても微粉が少ないと、トナー融着しにくいことがわかった。 This is apparent from the particle size distribution as shown in FIG. This is the particle size distribution of the toner used in FIG. Looking at the particle size distribution, it can be seen that the three are completely different. The toner having a large amount of super fine powder of 2.0 μm or less (denoted by A), which is a problem, is a toner fused. Even if the volume average particle size is large, it is found that if there is a large amount of fine powder, the toner is easily fused, and if the volume average particle size is small, if the amount of fine powder is small, it is found that the toner is difficult to fuse.
ここで、個数粒径で表した、超微粉トナーの測定に関して明記しておく。超微粉トナーの計測にフロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬製)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は上述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことが出来ないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜15000個/μlにあわせることが可能となる。
Here, the measurement of the ultrafine toner expressed by the number particle size is specified. Ultra fine toner is measured using a flow type particle image analyzer (“FPIA-2100”; manufactured by Sysmex Corporation), and analyzed using analysis software (FPIA-2100 Data Processing Program for FPIA version 00-10). It was. Specifically, 0.1 to 0.5 ml of 10 wt% surfactant (alkylbenzene sulfonate Neogen SC-A; manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) is added to a
図12に、ドクターブレードの表面粗さによるトナー固着の違いを説明する。
(1)は、表面粗さRa=0.2μmのドクターブレードを使用した時のものである。ドクターブレードの凹部に入り込みやすい微粉トナーでさえも、凹部が小さく入り込めないため、トナーはドクターブレード表面に留まることなく、常に流動しているので融着しにくい。
(2)は、表面粗さRa=0.4μmのドクターブレードを使用したときであるが、微粉トナーが凹部に留まってしまうことがわかる。図は矢示により経時順に表しているが、表面に留まったトナーがドクターブレードの熱の影響を受け、溶け出していく。ここで最初に溶け始めるのはトナーのワックス成分である。この溶けて軟らかくなったトナーに別のトナーが付着して、そこに留まってしまう。留まったトナーは同様に溶け出していき、これを繰り返し、固着したトナー層が増えていくものである。またトナーリサイクルによって、現像剤内に紙の繊維や添加物などの紙粉は軟らかくなったトナーに付着しやすく、紙粉も付着することで固着物はさらに大きくなっていくものであり、トナーリサイクル装置を持った画像形成装置では問題が発生しやすいことがわかる。したがって、トナーリサイクル装置を持った画像形成装置において、ドクターブレード上流側の現像剤が規制される面の表面粗さを規定することで、トナー融着が起こりにくく、画像問題等の発生しにくい画像形成装置を提供できる。
FIG. 12 explains the difference in toner fixation depending on the surface roughness of the doctor blade.
(1) is when a doctor blade having a surface roughness Ra = 0.2 μm is used. Even fine powder toner that tends to enter the recesses of the doctor blade is difficult to fuse because the recesses are small and cannot enter, so the toner always flows without staying on the doctor blade surface.
(2) shows a case where a doctor blade having a surface roughness Ra = 0.4 μm is used, but it can be seen that the fine toner stays in the recess. The figure is shown in order of time by arrows, but the toner staying on the surface melts under the influence of the heat of the doctor blade. Here, the wax component of the toner starts to melt first. Another toner adheres to the melted and soft toner and stays there. The staying toner melts in the same manner, and this process is repeated to increase the fixed toner layer. In addition, paper recycling such as paper fibers and additives in the developer tends to adhere to the softened toner by toner recycling, and the fixed matter becomes larger by attaching paper powder. Toner recycling It can be seen that problems are likely to occur in the image forming apparatus having the apparatus. Therefore, in an image forming apparatus having a toner recycling device, by defining the surface roughness of the surface on which the developer on the upstream side of the doctor blade is regulated, toner fusion is unlikely to occur, and image problems and the like are unlikely to occur. A forming apparatus can be provided.
尚、前記実施の形態は、好ましい一例を示したにすぎず、この発明は例示した実施の形態に限定されるものではない。帯電装置11、現像装置12、クリーニング装置15や、これら各装置と感光体10によって構成されるプロセスカートリッジ20の具体的な構成も一例であり、特許請求の範囲内の記載であれば任意に変更して実施することができることは言うまでもない。
In addition, the said embodiment showed only a preferable example, and this invention is not limited to illustrated embodiment. The specific configuration of the charging
次に特許請求の範囲の請求項2以下に記載した発明の特有な効果について説明する。
請求項2に記載した発明によれば、ドクターブレードの材質が、非磁性体の金属材料であるので、トナー融着しやすい条件でも、ドクターブレードへのトナー融着を緩和させることが可能になる。請求項3に記載した発明によれば、非磁性体の金属材料が、Alであり、その表面がアルマイト処理されているので、ドクターブレード表面の硬度を上げ、磨耗しにくくすることが可能になる。請求項4に記載した発明によれば、転写材への未転写トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクル装置を備えているので、紙粉等の異物が多く、融着したトナーがあると異物が付着しトナー塊が大きくなりやすい現像装置においても、ドクターブレードへのトナー融着を緩和させることが可能になる。請求項5に記載した発明によれば、請求項1ないし4と同様の効果が得られ、ドクターブレードへのトナー融着による画像問題の無いプロセスカートリッジを提供することができる。請求項6に記載した発明によれば、請求項1ないし4と同様の効果が得られ、ドクターブレードへのトナー融着による画像問題の無い画像形成装置を提供することができる。請求項7に記載した発明によれば、規制部材へのトナー融着を緩和させることが可能になるという効果が得られ、トナー融着による画像問題を無くすことができる。
Next, the specific effects of the invention described in
According to the second aspect of the present invention, since the doctor blade is made of a non-magnetic metal material, the toner fusion to the doctor blade can be relaxed even under the condition where the toner is easily fused. . According to the invention described in claim 3, since the non-magnetic metal material is Al and the surface thereof is anodized, it is possible to increase the hardness of the doctor blade surface and make it difficult to wear. . According to the fourth aspect of the present invention, since the toner recycling device that collects the toner that has not been transferred to the transfer material and returns it to the developing device is provided, there is a large amount of foreign matter such as paper dust, and there is fused toner. Even in a developing device in which foreign matter is attached and the toner lump tends to become large, it is possible to alleviate toner fusion to the doctor blade. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a process cartridge having the same effects as those of the first to fourth aspects and having no image problem due to toner fusion to the doctor blade. According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus having the same effects as those of the first to fourth aspects and having no image problem due to toner fusion to the doctor blade. According to the seventh aspect of the invention, the effect that the toner fusion to the regulating member can be relaxed can be obtained, and the image problem due to the toner fusion can be eliminated.
1 現像剤
2 トナー
10 感光体(像担持体)
11 帯電装置
12 現像装置
13 転写装置
14 用紙分離装置
15 クリーニング装置
18 装置本体
19 カートリッジケース
20 プロセスカートリッジ
28 現像スリーブ(現像剤担持体)
29 ドクターブレード(現像剤規制部材)
32 トナーリサイクル装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
29 Doctor blade (developer regulating member)
32 Toner recycling device
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